环烯烃聚合物辐照后黄色指数变化分析

邢玉珊 孙小峰 山东威高集团 医用高分子制品股份有限公司 （山东 威海 264210）

环烯烃聚合物因具有优异的光学特性、电气特性、生物相容性以及低吸水性被广泛应用在光学、照明、电器以及食品和药品包装领域。辐照灭菌由于其成本低、无残留、灭菌过程无升温、无需后处理且对包装无特殊要求被广泛应用在医疗器械灭菌领域。鉴于上述原因，经常采用辐照灭菌的方法对环烯烃聚合物制成的医疗产品进行灭菌。但是环烯烃聚合物制品在辐照过程中发生光降解，伴随着的还有产品颜色的逐渐改变[1]。本文通过测试试样的黄色指数来评价环烯烃聚合物在辐照后的变色程度。

1.材料与方法

1.1 一般材料

样品：是由瑞翁贸易有限公司获取的环烯烃聚合物样板。

测试仪器：全自动色差计SC-80C，北京康光光学仪器有限公司。

辐照源：①钴-60-γ射线；②电子束。

样品分组：样品随机分成12组，每组5个样品。分别采用上述辐照源进行0，5，10，15，25，35，50kGy剂量的辐照。

1.2 方法

试验采用CIE标准D65光源，10˚视场。测量样品的三刺激值，通过ISO 17223-2014中规定的公式对黄色指数进行计算。

样品的储存环境对黄色指数的测试结果具有较大的影响[2]。本次试验样品储存采用避光，（20±5）˚C，50%～70%RH条件储存样品。

由于本研究仅对样品辐照后黄色指数的变化进行研究，限于试验条件，所有样品的测试均按照反射法进行。

2.结果与讨论

2.1 黄色指数初始值与稳定值与辐照剂量的关系[3]

黄色指数初始值及稳定值与产品受到辐照剂量在0～50kGy范围内约呈线性关系。详细数据如表1所示。

2.2 样品黄色指数与辐照后时间的关系

对比高剂量辐照样品黄色指数下降到与低剂量辐照样品黄色指数相同的区间时，两者后续的黄色指数变化的关系。由于两种辐照源趋势基本相同，本文仅列出电子束辐照样品对比关系如图1所示。

表1. 初始黄色指数与辐照剂量之间的关系

图1. 不同辐照剂量黄色指数与时间的关系-电子束

图2. 黄色指数稳定时间与辐照剂量之间的关系

试验结果说明经过钴-60和电子束辐照的样品黄色指数下降速度与测试时样品本身黄色指数值有直接的关系，而与其受到的辐照剂量并无显著关系。

2.3 黄色指数稳定时间与辐照剂量之间的关系

对比样品黄色指数从辐照到最终稳定的时间与辐照剂量之间的关系发现，在当前试验条件下黄色指数趋于稳定的时间与产品受到的辐照剂量有关，而与其辐照后的变色程度并无显著关联。黄色指数稳定时间与辐照剂量之间的关系如图2所示。

3.小结

对环烯烃聚合物样品经电子束和钴-60辐照后的黄色指数进行测试，主要结论有以下几点：①样品经辐照后的初始黄色指数及最终达到稳定的黄色指数与辐照剂量（10～50kGy）呈线性关系，随辐照剂量的增大，样品辐照后初始及稳定的黄色指数随之会增大。②样品辐照后黄色指数会随时间的推移逐渐减小并最终稳定在一个恒定的数值。黄色指数下降的速度与样品的黄色指数值相关，而与所受到的辐照剂量无显著关系。③样品在经钴-60和电子束辐照后黄色指数达到稳定的时间与样品的黄色指数无关，于样品所受到的辐照剂量呈正相关。

[1] Andrady AL, Fueki K, Torikai A. Spectral Sensitivity of Polycarbonate to Light-Induced Yellowing[J]. Journal of Applied Polymer Science,2010,42(7):2105-2107.

[2] Trezza TA, Krochta JM. Color Stability of Edible Coatings During Prolonged Storage [J]. Journal of Food Science,2000,65(7):1166-1169.

[3] Araujo ES, Khoury HJ, Silveira SV. Eあects of gamma-irradiation on some properties of durolon polycarbonate[J]. Radiation Physics and Chemistry,1998,53(1):79–84.